Las causas de los rayos monstruosos son los rayos cósmicos. Rayos y rayos cósmicos

Iluminación Es una descarga de chispas de electricidad estática acumulada en las nubes de tormenta. A diferencia de las descargas generadas en el trabajo y en la vida cotidiana, las cargas eléctricas acumuladas en las nubes son desproporcionadamente mayores. Por lo tanto, la energía de la descarga de chispas, rayos y las corrientes resultantes es muy alta y representa un gran peligro para las personas, los animales y los edificios. El relámpago va acompañado de un impulso sonoro: el trueno. La combinación de relámpagos y truenos se llama tormenta.

Tormenta- Este es un fenómeno natural excepcionalmente hermoso. Como regla general, después de una tormenta, el clima mejora, el aire se vuelve claro, fresco y limpio, saturado con iones formados durante las descargas de rayos. A pesar de ello, hay que recordar que una tormenta eléctrica en determinadas condiciones puede suponer un gran peligro para los seres humanos. Toda persona debe conocer la naturaleza del fenómeno de una tormenta, las reglas de comportamiento durante una tormenta y los métodos de protección contra los rayos. Una tormenta es un proceso atmosférico complejo y su aparición es causada por la formación de nubes cumulonimbus. La nubosidad intensa es consecuencia de una inestabilidad atmosférica importante. Una tormenta se caracteriza por vientos fuertes, a menudo lluvia intensa y nieve, a veces con granizo. Antes de una tormenta, "en una o dos horas", la presión atmosférica comienza a disminuir rápidamente, hasta que el viento aumenta repentinamente y luego comienza a aumentar.

Las tormentas eléctricas se pueden dividir en locales, frontales, nocturnas y en las montañas. La mayoría de las veces, una persona se enfrenta a tormentas eléctricas locales o térmicas. Vapor de agua en la corriente ascendente aire caliente Se condensa en altura, liberando mucho calor, y las corrientes de aire ascendentes se calientan. En comparación con el aire circundante, el aire ascendente es más cálido, aumenta de volumen hasta convertirse en una nube de tormenta. Las grandes nubes de tormenta contienen cristales de hielo y gotas de agua. Como resultado de su fragmentación y fricción entre sí y con el aire, se forman cargas positivas y negativas, bajo la influencia de las cuales surge un fuerte campo electrostático (la intensidad del campo electrostático puede alcanzar 100.000 V/m). Y la diferencia de potencial entre en partes separadas Nubes, nubes o nube y tierra alcanza cantidades enormes. Cuando se alcanza la intensidad eléctrica crítica en el aire, se produce una ionización del aire similar a una avalancha: la descarga de una chispa de rayo.

Una tormenta frontal ocurre cuando una masa de aire frío ingresa a un área donde prevalece un clima cálido. El aire frío desplaza al aire caliente, elevándose este último a una altura de 5 a 7 km. Capas cálidas de aire invaden vórtices en varias direcciones, se forma una ráfaga y una fuerte fricción entre las capas de aire, lo que contribuye a la acumulación de cargas eléctricas. La longitud de una tormenta frontal puede alcanzar los 100 km. A diferencia de las tormentas locales, después de las tormentas frontales suele hacer más frío. Las tormentas nocturnas están asociadas con el enfriamiento del suelo durante la noche y la formación de corrientes parásitas de aire descendente.

La tormenta en las montañas se explica por la diferencia en radiación solar, al que están expuestas las vertientes sur y norte de las montañas. Las tormentas nocturnas y de montaña son persistentes y de corta duración. La actividad de las tormentas varía en diferentes áreas de nuestro planeta. Centros mundiales de tormentas eléctricas: isla de Java: 220 tormentas de escarcha al año; África ecuatorial: 150; Sur de México: 142; Panamá 132; Brasil central - 106. Rusia: Murmansk - 5; Arkhangelsk - 10; San Petersburgo - 15; Moscú - 20. Como regla general, cuanto más al sur "para el hemisferio norte de la Tierra" y más al norte "para el hemisferio sur de la Tierra", mayor es la actividad de las tormentas. Las tormentas eléctricas son muy raras en el Ártico y la Antártida. Cada año se producen en la Tierra 16 millones de tormentas eléctricas. Por cada m2 de superficie terrestre caen entre 2 y 3 rayos al año. El suelo suele ser alcanzado por rayos provenientes de nubes cargadas negativamente.

Los rayos se distinguen por tipo: lineal, perla y bola. Los relámpagos de perlas y bolas son fenómenos bastante raros. Sus características: un rayo lineal común, con el que cualquier persona se topa muchas veces, tiene la apariencia de una línea bifurcada. La intensidad de la corriente en el canal lineal del rayo es en promedio de 60 a 170 kA, se han registrado rayos con una corriente de 290 kA. El rayo promedio tiene una energía de 0 kW/hora “900 MJ”. La descarga se desarrolla en unas pocas milésimas de segundo; Con corrientes tan elevadas, el aire en la zona del canal del rayo se calienta casi instantáneamente hasta una temperatura de 30.000 a 33.000°C. Como resultado, se aplica una presión brusca, el aire se expande y aparece una onda de choque, acompañada de un impulso sonoro: un trueno. *El relámpago de perlas es un fenómeno muy raro y hermoso. Aparece inmediatamente después del rayo lineal y desaparece gradualmente. Muy a menudo, la descarga de un rayo perlado sigue el camino del reparado. Los relámpagos parecen estar a 12 m de distancia y se asemejan a perlas ensartadas en un hilo. Pearl Lightning puede ir acompañado de efectos de sonido excepcionales.

Los rayos en forma de bola también son bastante raros. Por miles de relámpagos lineales ordinarios, hay 2-3 relámpagos en forma de bola. Los relámpagos en forma de bola, por regla general, aparecen con más frecuencia hacia el final de una tormenta, con menos frecuencia después de una tormenta. Puede tener forma de bola, elipsoide, pera, disco o incluso una cadena de bolas. El color del Rayo es rojo, amarillo, rojo anaranjado. A veces los relámpagos son de un blanco deslumbrante con contornos muy nítidos. El color está determinado por el contenido de diversas sustancias en el aire. La forma y el color de los rayos pueden cambiar durante una descarga. Mida los parámetros de los rayos en forma de bola y simúlelos en condiciones de laboratorio fallido. Aparentemente, muchos objetos voladores no identificados "OVNIs" observados son similares o similares en naturaleza a los relámpagos en forma de bola.

Factores peligrosos del rayo: Rayo lineal. Debido al hecho de que los rayos se caracterizan por grandes valores de corrientes, voltajes y temperaturas de descarga, su impacto en una persona, por regla general, conduce a su muerte. De media, cada año mueren en el mundo unas 3.000 personas a causa de la caída de rayos, y se conocen casos de varias personas que han sido alcanzadas al mismo tiempo. La descarga de un rayo sigue el camino de menor resistencia eléctrica: si coloca dos mástiles uno al lado del otro, uno de metal y otro de madera alto, lo más probable es que un rayo caiga sobre el mástil de metal, aunque sea más bajo, porque la conductividad eléctrica de el metal es más alto; los rayos también caen sobre zonas arcillosas y húmedas con mucha más frecuencia que sobre secas y arenosas, ya que las primeras tienen mayor conductividad eléctrica; en el bosque, los rayos también actúan de forma selectiva, impactando, en primer lugar, árboles de hoja caduca como robles, álamos, sauces y fresnos, ya que contienen mucho almidón. Los árboles coníferos (abetos, abetos, alerces y árboles de hoja caduca como tilos, nogales y hayas) contienen muchos aceites, por lo que tienen una alta resistencia eléctrica y los rayos los caen con menos frecuencia.

De 100 árboles, caen rayos: el 27 por ciento de los álamos; 20 por ciento de peras; 12 por ciento de limas; 8 por ciento de abeto y sólo 0,5 por ciento de cedro. Además de causar daños a personas y animales, los rayos lineales provocan con bastante frecuencia incendios forestales, así como de edificios residenciales e industriales, especialmente en las zonas rurales. En este sentido, es necesario tomar una protección especial contra rayos lineales. Iluminación del salón. Si la naturaleza del relámpago lineal es clara y, por tanto, su comportamiento es predecible, entonces la naturaleza del relámpago en forma de bola aún no está clara. El peligro de que una persona sea alcanzada por un rayo en forma de bola está asociado, en primer lugar, precisamente con la falta de métodos y reglas para proteger a las personas de él.

En 1753, el físico ruso Georg Wilhelm Richmann, colega de M.V. Lomonosov, murió por un rayo durante una tormenta mientras investigaba las descargas de chispas en la atmósfera. Hay muchos casos conocidos de personas que mueren al encontrarse con rayos en forma de bola. Un dramático incidente ocurrió con un grupo de cinco escaladores soviéticos el 17 de agosto de 1978 en el Cáucaso a una altitud de unos 4.000 m, donde se detuvieron a pasar la noche en una noche clara y fría. Una pelota de color amarillo claro del tamaño de una pelota de tenis voló hacia la tienda de los escaladores. La pelota flotó sobre los sacos de dormir en los que se encontraban los escaladores y metódicamente, según un plan propio, penetró en los sacos de dormir. Cada una de esas “visitas” provocaba un grito desesperado e inhumano, la gente sentía un dolor extremo, como si los quemaran con gas autógeno y perdía el conocimiento. No podían mover brazos ni piernas. Después de que la pelota “visitó” varias veces los sacos de dormir de cada escalador, desapareció. Todos los escaladores sufrieron muchas heridas graves. No se trataba de quemaduras, sino de laceraciones: los músculos fueron arrancados en pedazos enteros, hasta llegar a los huesos. Uno de los escaladores, Oleg Korovin, murió a causa de la pelota. Al mismo tiempo, la centella no tocó ningún objeto dentro de la tienda, sino sólo a personas heridas.

El comportamiento de las centellas es impredecible. De repente aparece en cualquier lugar, incluso en el interior. Se han observado casos de centellas que surgen de un auricular de teléfono, de una máquina de afeitar eléctrica, de un interruptor, de una toma de corriente o de un altavoz. Con mucha frecuencia entra en los edificios a través de tuberías, ventanas y puertas abiertas. Los tamaños de las centellas varían desde varios centímetros hasta varios metros. Por lo general, flota o rueda fácilmente sobre el suelo, a veces salta. Reacciona al viento, las corrientes de aire, las corrientes de aire ascendentes y en movimiento. Sin embargo, hubo un caso en el que un rayo en forma de bola no reaccionó al flujo de aire.

Los rayos en forma de bola pueden aparecer sin causar daño a una persona o local, volar a través de una ventana y desaparecer del local a través de puerta abierta o una chimenea, pasando volando junto a una persona. Cualquier contacto con él provoca lesiones graves, quemaduras y, en la mayoría de los casos, la muerte. Un gran rayo puede explotar. La onda de aire resultante puede herir a una persona o provocar la destrucción de un edificio. Se conocen casos de explosiones de rayos en estufas y chimeneas, que provocaron la destrucción de estas últimas. Las pruebas recopiladas sobre el comportamiento de la miopía en forma de bola sugieren que en la mayoría de los casos las explosiones no fueron peligrosas, y que se produjeron consecuencias graves en 10 de cada 100 casos. Se cree que los rayos en forma de bola tienen una temperatura de aproximadamente 5000 ° C y pueden provocar un incendio.

`Reglas de comportamiento durante una tormenta:

Vemos un relámpago casi instantáneamente, ya que la luz viaja a una velocidad de 300.000 km/s. La velocidad del sonido en el aire es de aproximadamente 344 m/s, es decir, en unos 3 segundos, el sonido recorre 1 km. Los relámpagos son peligrosos cuando el destello es seguido inmediatamente por un trueno, lo que significa que hay una nube de tormenta encima de usted y el peligro de que caiga un rayo es lo más probable. Sus acciones antes y durante una tormenta deben ser respetuosas con el invierno: salga de casa, cierre ventanas, puertas y chimeneas, asegúrese de que no haya corrientes de aire que puedan atraer relámpagos. Durante una tormenta, no encienda la estufa, ya que el humo que sale de la chimenea tiene una alta conductividad eléctrica y aumenta la probabilidad de que caiga un rayo en la chimenea que se eleva por encima del techo; Durante una tormenta, manténgase alejado de cables eléctricos, antenas, ventanas, puertas y todo lo que esté conectado con el ambiente externo. No te sientes cerca de una pared junto a la cual haya un árbol alto; desconectar radios y televisores de la red, no utilizar electrodomésticos ni teléfonos “esto es especialmente importante para las zonas rurales”; “Y es hora de caminar y esconderse en el edificio más cercano. Una tormenta en el campo es especialmente peligrosa. A la hora de buscar refugio, dale preferencia a una estructura metálica. tallas grandes o una estructura con estructura metálica, un edificio residencial o un edificio de fuga protegido por un pararrayos; si no es posible esconderse en un edificio, no es necesario esconderse en pequeños cobertizos o debajo de árboles solitarios; no permanezca en colinas y lugares abiertos desprotegidos, cerca de cercas metálicas o de malla, objetos metálicos grandes, paredes mojadas, puesta a tierra de pararrayos; en ausencia de refugio, acuéstese en el suelo y se debe dar preferencia al suelo arenoso seco, lejos del embalse; Si una tormenta te sorprende en el bosque, debes hurgar en un área con árboles de bajo crecimiento. No se puede refugiarse bajo árboles altos, especialmente pinos, robles y álamos. Es mejor estar a no más de 30 m de un árbol alto separado. Preste atención a si hay árboles cercanos que previamente hayan sido dañados por una tormenta y se hayan partido. Es mejor mantenerse alejado de este lugar. La abundancia de árboles alcanzados por un rayo indica que el suelo en esta área tiene una alta conductividad eléctrica, y es muy probable que caiga un rayo en un área fangosa. Durante una tormenta, no se puede estar en el agua y no se puede nadar ni pescar cerca del agua. . Es necesario alejarse más de la boina y, en las montañas, alejarse de las crestas de las montañas de picos y picos elevados y afilados. Cuando se acerca una tormenta en las montañas, es necesario descender lo más posible. Recoja los objetos metálicos (pitones de escalada, piolets, ollas) en una mochila y bájelos con una cuerda de 20 a 30 m pendiente abajo; durante una tormenta, no practique deportes al aire libre ni corra, ya que se cree que el sudor y los movimientos rápidos "atraen" los rayos; si se ve atrapado en una tormenta en bicicleta o motocicleta, deje de conducir, déjelos y espere a que pase la tormenta a una distancia de unos 30 m de ellos; Si una tormenta te sorprende en tu coche, no es necesario que lo abandones. Es necesario cerrar las ventanillas y bajar la antena del coche. No se recomienda conducir un automóvil durante una tormenta, ya que una tormenta suele ir acompañada de lluvia, lo que perjudica la visibilidad en la carretera, y un relámpago puede cegar y causar miedo y, como resultado, un accidente; Al encontrarse con un rayo en forma de bola, no muestre ninguna actividad hacia él, si es posible, mantenga la calma y no se mueva. No hay necesidad de acercarse a ella ni tocarla con nada, porque... puede ocurrir una explosión. No debes huir de los relámpagos en forma de bola, porque esto puede hacer que fluyan con el flujo de aire resultante.

Protección contra rayos:

Un medio eficaz de protección contra los rayos son los pararrayos. La prioridad de la invención del pararrayos pertenece al estadounidense Benjamin Franklin "1749". Un poco más tarde, en 1758, independientemente de él, el pararrayos fue inventado por M.V. Lomonósov. La protección contra el rayo mediante la instalación de pararrayos se basa en la propiedad del rayo de impactar sobre las estructuras metálicas más altas y bien conectadas a tierra. El pararrayos consta de tres partes principales: una terminal aérea que recibe el impacto del rayo; un conductor de corriente que conecta el pararrayos con el electrodo de tierra, a través del cual fluye la corriente del rayo hacia el suelo. Los tipos más comunes de terminales aéreos son de varilla y de cable. Los pararrayos se dividen en: simples, dobles y múltiples.

Alrededor del pararrayos se forma una zona de protección, es decir, un espacio dentro del cual la estructura o cualquier otro objeto está protegido de golpe directo iluminación. El grado de protección en estas áreas es más del 95 por ciento. Esto significa que de cada 100 rayos, menos de 5 son posibles sobre un objeto protegido; los rayos restantes serán percibidos por el pararrayos. La zona de protección está limitada por las generatrices de dos conos, uno de los cuales tiene una altura h igual a la altura del pararrayos y un radio de base R = 0,75 h, y el otro tiene una altura de 0,8 h y un radio de base de 1,5 h “con el radio de base del segundo cono R = h la eficiencia de protección está garantizada al 99 por ciento”.

Los pararrayos están fabricados en acero de cualquier perfil, generalmente redondo, con una sección transversal de al menos 100 mm2 y una longitud de al menos 200 mm. Para protegerlos contra la corrosión, están pintados. Los pararrayos de cable están hechos de cables metálicos con un diámetro de aproximadamente 7 mm. Los conductores de corriente deben resistir el calor de corrientes de rayo muy elevadas que fluyen durante un corto período de tiempo, por lo que están fabricados con metales de baja resistencia. La sección transversal de los conductores de corriente en el aire no debe ser inferior a 48 mm2 y en el suelo, 160 mm2. Los conductores de puesta a tierra son el elemento más importante de protección contra rayos. Su finalidad es proporcionar una resistencia suficientemente baja a la propagación de la corriente del rayo en el suelo. Como conductor de puesta a tierra se pueden utilizar tubos metálicos, losas, bobinas de alambre y malla, piezas de refuerzo depredador enterradas en el suelo a una profundidad de 2 a 2,5 m. Es recomendable instalar pararrayos en colinas para acortar el recorrido del rayo. y aumentar el tamaño de la zona de protección. Chimeneas, frontones, cornisas de tejados y antenas de televisión deben conectarse a tierra mediante conductores de corriente. tuberías de drenaje y las escaleras que conducen al tejado deberían estar preferentemente conectadas a un conductor de corriente o puestas a tierra por separado.

Los relámpagos son una descarga de chispas de electricidad estática acumulada en las nubes de tormenta. A diferencia de las cargas generadas en el trabajo y en la vida cotidiana, las cargas eléctricas acumuladas en las nubes son desproporcionadamente mayores. por lo tanto, la energía de la descarga de chispas (rayos) y las corrientes resultantes de ellos son muy altas y representan un gran peligro para los seres humanos, los animales y los edificios. El relámpago va acompañado de un impulso sonoro: el trueno. La combinación de relámpagos y truenos se llama tormenta.

Una tormenta es un fenómeno natural excepcionalmente hermoso. Como regla general, después de una tormenta, el clima mejora, el aire se vuelve transparente, fresco y limpio, saturado con iones formados durante las descargas de rayos.
A pesar de ello, hay que recordar que una tormenta eléctrica en determinadas condiciones puede suponer un gran peligro para los seres humanos. Toda persona debe conocer la naturaleza del fenómeno de una tormenta, las reglas de conducta durante una tormenta y los métodos de protección contra los rayos.

Una tormenta eléctrica es un proceso atmosférico complejo y su aparición es causada por la formación de nubes cumulonimbus. La nubosidad intensa es consecuencia de una inestabilidad atmosférica significativa. Una tormenta se caracteriza por vientos fuertes, a menudo lluvia intensa (nieve), a veces con granizo. Antes de una tormenta (una o dos horas antes de una tormenta), la presión atmosférica comienza a disminuir rápidamente hasta que el viento aumenta repentinamente y luego comienza a aumentar.

Las tormentas eléctricas se pueden dividir en locales, frontales, nocturnas y en las montañas. la mayoría de las veces una persona se enfrenta a tormentas eléctricas locales o térmicas. Estas tormentas ocurren sólo en climas cálidos con alta humedad atmosférica. Como regla general, ocurren en verano al mediodía o por la tarde (12-16 horas). El vapor de agua en el flujo ascendente de aire caliente se condensa en altitud, liberando mucho calor y calentando los flujos de aire ascendente. En comparación con el aire circundante, el aire ascendente es más cálido y aumenta de volumen hasta convertirse en una nube de tormenta. Los cristales de hielo y las gotas de agua flotan constantemente en grandes nubes de tormenta. Como resultado de su fragmentación y fricción entre sí y con el aire, se forman cargas positivas y negativas, bajo cuya influencia se genera un fuerte campo electrostático (la intensidad del campo electrostático puede alcanzar 100.000 V/m). y la diferencia de potencial entre partes individuales de la nube, las nubes o la nube y la Tierra alcanza valores enormes. Cuando se alcanza la intensidad crítica del aire eléctrico, se produce una ionización del aire similar a una avalancha: la descarga de una chispa de rayo.

Una tormenta frontal ocurre cuando una masa de aire frío ingresa a un área donde prevalece un clima cálido. el aire frío desplaza al aire caliente, elevándose este último a una altura de 5 a 7 km. capas cálidas de aire invaden vórtices de varias direcciones, se forma una ráfaga, una fuerte fricción entre las capas de aire, lo que contribuye a la acumulación de cargas eléctricas. La longitud de una tormenta frontal puede alcanzar los 100 km. A diferencia de las tormentas locales, después de las tormentas frontales suele hacer más frío.
una tormenta nocturna está asociada con el enfriamiento del suelo durante la noche y la formación de corrientes parásitas de aire ascendente.
Las tormentas en las montañas se explican por la diferencia de radiación solar a la que están expuestas las vertientes sur y norte de las montañas. las tormentas nocturnas y de montaña son débiles y de corta duración.

La actividad de las tormentas varía en diferentes áreas de nuestro planeta. centros mundiales de tormentas eléctricas: isla de Java - 220, África ecuatorial - 150, sur de México - 142, Panamá - 132, centro de Brasil - 106 días de tormentas al año. Rusia: Murmansk - 5, Arkhangelsk - 10, San Petersburgo - 15, Moscú - 20 días de tormenta al año.

Como regla general, cuanto más al sur (para el hemisferio norte de la Tierra) y más al norte (para el hemisferio sur de la Tierra), mayor será la actividad de las tormentas. Las tormentas eléctricas son muy raras en el Ártico y la Antártida. Cada año se producen en la Tierra 16 millones de tormentas eléctricas. Por cada kilómetro cuadrado de la superficie terrestre caen entre 2 y 3 rayos al año. El suelo suele ser alcanzado por rayos provenientes de nubes cargadas negativamente.
Según el tipo de relámpago, el relámpago se distingue en lineal, perlado y esférico. Los relámpagos de perlas y bolas son fenómenos bastante raros.

Común rayo lineal, que cualquier persona encuentra muchas veces, parece una línea bifurcada. La intensidad de la corriente en el canal lineal del rayo es en promedio de 60 a 170 kA, se han registrado rayos con una corriente de 290 kA. El rayo promedio transporta una energía de 250 kW/hora (900 MJ). La energía se obtiene principalmente en forma de energía luminosa, térmica y sonora.

La descarga se desarrolla en unas pocas milésimas de segundo; Con corrientes tan altas, el aire en la zona del canal del rayo se calienta casi instantáneamente hasta una temperatura de 30.000-33.000 ° C. Como resultado, la presión aumenta bruscamente, el aire se expande: aparece una onda de choque, acompañada de un sonido. pulso - trueno.

Antes y durante una tormenta, ocasionalmente en la oscuridad, en la parte superior de objetos altos y puntiagudos (copas de árboles, mástiles, cimas de rocas afiladas en las montañas, cruces de iglesias, pararrayos, a veces en las montañas, en las cabezas de las personas, en las manos levantadas o animales) se puede observar un resplandor que recibió el nombre de "Fuego de San Telmo". este nombre fue dado en la antigüedad por los marineros que observaban el resplandor en la parte superior de los mástiles de los veleros.

El brillo se produce debido al hecho de que en objetos altos y puntiagudos la intensidad del campo eléctrico creado por la estática carga eléctrica nubes, especialmente altas; como resultado, comienza la ionización del aire, se produce una descarga luminosa y aparecen lenguas luminosas rojizas, que a veces se acortan y se alargan nuevamente. No deberías intentar apagar estos incendios, porque no hay combustión. Con una intensidad de campo eléctrica alta, puede aparecer un montón de filamentos luminosos: una descarga en corona, que se acompaña de un silbido. Ocasionalmente también pueden producirse relámpagos lineales en ausencia de nubes de tormenta. No es casualidad que surgiera el dicho: “rayo entre Cielos despejados».

cremallera de perlas Un fenómeno muy raro y hermoso. Aparece inmediatamente después del rayo lineal y desaparece gradualmente. La descarga de un rayo perlado suele seguir una trayectoria lineal. El rayo tiene la forma de bolas luminosas ubicadas a una distancia de 7 a 12 m entre sí, que se asemejan a perlas ensartadas en un hilo. Los relámpagos de perlas pueden ir acompañados de importantes efectos de sonido.

iluminación del salón también bastante raro. por cada mil relámpagos lineales ordinarios hay 2-3 relámpagos en forma de bola. Los relámpagos en forma de bola, por regla general, aparecen durante una tormenta, más a menudo hacia su final, con menos frecuencia después de una tormenta. Ocurre, pero muy raramente, en ausencia total de fenómenos tormentosos. Puede tener la forma de una bola, un elipsoide, una pera, un disco o incluso una cadena de bolas conectadas. el color del relámpago es rojo, amarillo, rojo anaranjado, rodeado por un velo luminoso. A veces los relámpagos son de un blanco deslumbrante con contornos muy nítidos. El color está determinado por el contenido de diversas sustancias en el aire. La forma y el color de los rayos pueden cambiar durante una descarga. No fue posible medir los parámetros de los rayos en bola y simularlos en condiciones de laboratorio. Aparentemente, muchos objetos voladores no identificados (OVNI) observados son de naturaleza similar o similar a los relámpagos en forma de bola. Puedes leer más sobre la naturaleza de los rayos en forma de bola.

La naturaleza de los rayos fue descubierta en 1749 por el naturalista estadounidense Benjamin Franklin, quien estableció que los rayos son descargas eléctricas entre una nube de tormenta y el suelo. Hasta ahora, los científicos creían que cuando se acumulan cargas negativas en una nube, surge un campo eléctrico entre ella y la superficie, y cuando alcanza un cierto umbral de energía, se produce una "avería" y se produce una descarga eléctrica: un rayo.

"Todo sería genial, pero el valor calculado del campo umbral es diez veces mayor que el valor realmente observado del campo eléctrico en el que se produce el rayo", dijo uno de los miembros del grupo de investigación de Gurevich, miembro correspondiente de la Academia Rusa de Ciencias Kirill Zybin. “Necesitamos algún tipo de semilla para el rayo; aparentemente, se necesitan partículas de energía suficientemente alta. condiciones naturales Estas partículas naturales son rayos cósmicos”, afirmó el interlocutor de la agencia.

Él y sus colegas descubrieron que la aparición de rayos está asociada con un fenómeno llamado "ruptura descontrolada de electrones": una multiplicación similar a una avalancha en la materia de electrones rápidos con una energía de 0,1 a 10 megaelectrones voltios, cuya causa, a su vez, es la acción de la radiación cósmica. Las corrientes de partículas de alta energía que penetran en la atmósfera suministran "electrones semilla", que provocan una ruptura en campos diez veces menores que los requeridos por la teoría anterior.

"Por supuesto, no se puede decir que el rayo sea una falla causada por electrones descontrolados. Pero están conectados. En descargas ordinarias, energías tan altas no podrían aparecer en los rayos gamma", dijo Zybin. De acuerdo con él, verificación experimental La teoría plantea grandes dificultades: en condiciones atmosféricas normales, la longitud de la “avalancha” que se produce durante una avería alcanza los 50 metros.

"En este caso, es necesario construir máquinas enormes, utilizar campos muy grandes. Pero estas condiciones se dan naturalmente en una atmósfera de tormenta", dijo. Otro efecto asociado con los rayos son los destellos de rayos gamma. Los relámpagos no se mueven de manera uniforme, sino a saltos, "pasos". Los científicos han descubierto que en cada “paso” se emiten cuantos gamma con una energía de decenas de megaelectronvoltios.

Según Zybin, en la estación de alta montaña del Instituto de Física Lebedev en Tien Shan se están realizando experimentos para estudiar los rayos en " entorno natural". "Allí se colocan contadores y se mide la radiación gamma, y ​​las lecturas se realizan en intervalos muy cortos. Podemos decir inequívocamente que en ausencia de tormenta no hay señales, pero cuando comienza una tormenta, comienzan fuertes destellos y explosiones de rayos gamma, que se correlacionan con los pulsos de radio que son causados ​​por los procesos de tormenta”, dijo el científico.

Señaló que el estudio de los mecanismos de formación de los rayos permitirá comprender los descubiertos en Últimamente fenómenos, en particular, descargas gigantes a gran altura entre las nubes de tormenta y la ionosfera (“sprite”).

Según los científicos de FIAN, estos estudios brindan nuevas oportunidades tanto en el análisis del cambio climático como en los mecanismos de influencia sobre la atmósfera.

Cada segundo, aproximadamente 700 relámpagos, y cada año aproximadamente 3000 La gente muere debido a la caída de rayos. La naturaleza física de los rayos no se ha explicado completamente y la mayoría de la gente sólo tiene una idea aproximada de qué es. Algunas descargas chocan en las nubes, o algo así. Hoy recurrimos a nuestros escritores de física para aprender más sobre la naturaleza de los rayos. Cómo aparecen los relámpagos, dónde caen los relámpagos y por qué truenan los truenos. Después de leer el artículo, sabrás la respuesta a estas y muchas otras preguntas.

que es el rayo

Iluminación– provocar una descarga eléctrica en la atmósfera.

Descarga eléctrica es el proceso de flujo de corriente en un medio asociado con un aumento significativo de su conductividad eléctrica en relación con el estado normal. Existir diferentes tipos Descargas eléctricas en gas: Chispa - chispear, arco, latente.

Una descarga de chispa se produce a presión atmosférica y va acompañada de un característico chisporroteo. Una descarga de chispa es un conjunto de canales de chispa filamentosos que desaparecen y se reemplazan entre sí. Los canales Spark también se llaman serpentinas. Los canales de chispa están llenos de gas ionizado, es decir, plasma. El relámpago es una chispa gigante y el trueno es un crujido muy fuerte. Pero no es tan simple.

Naturaleza física del rayo

¿Cómo se explica el origen del rayo? Sistema suelo-nube o nube-nube Es una especie de condensador. El aire juega el papel de dieléctrico entre las nubes. El fondo de la nube tiene carga negativa. Cuando existe una diferencia de potencial suficiente entre la nube y el suelo, surgen condiciones en las que se producen rayos en la naturaleza.

líder de paso

Antes del relámpago principal, se puede observar una pequeña mancha que se mueve desde la nube hacia el suelo. Este es el llamado líder escalonado. Los electrones, bajo la influencia de una diferencia de potencial, comienzan a moverse hacia el suelo. A medida que se mueven, chocan con las moléculas de aire, ionizándolas. Se tiende una especie de canal ionizado desde la nube hasta el suelo. Debido a la ionización del aire por electrones libres, la conductividad eléctrica en la zona de trayectoria del líder aumenta significativamente. El líder parece allanar el camino para la descarga principal, moviéndose de un electrodo (nube) a otro (tierra). La ionización se produce de manera desigual, por lo que el líder puede ramificarse.

Petardeo

En el momento en que el líder se acerca al suelo, la tensión en su extremo aumenta. Una serpentina de respuesta (canal) se lanza desde el suelo o desde objetos que sobresalen de la superficie (árboles, techos de edificios) hacia el líder. Esta propiedad del rayo se utiliza para protegerse contra él instalando un pararrayos. ¿Por qué un rayo cae sobre una persona o un árbol? De hecho, a ella no le importa dónde golpear. Después de todo, el rayo busca el camino más corto entre la tierra y el cielo. Por eso es peligroso estar en la llanura o en la superficie del agua durante una tormenta.

Cuando el líder llega al suelo, la corriente comienza a fluir a través del canal trazado. Es en este momento cuando se observa el relámpago principal, acompañado de un fuerte aumento en la intensidad de la corriente y la liberación de energía. La pregunta relevante aquí es, ¿De dónde viene el rayo? Curiosamente, el líder se propaga desde la nube hasta la tierra, pero el destello brillante opuesto, que estamos acostumbrados a ver, se propaga desde la tierra hasta la nube. Es más correcto decir que el rayo no viene del cielo a la tierra, sino que ocurre entre ellos.

¿Por qué truena el relámpago?

Los truenos son el resultado de una onda de choque generada por la rápida expansión de canales ionizados. ¿Por qué primero vemos relámpagos y luego escuchamos truenos? Se trata de la diferencia entre las velocidades del sonido (340,29 m/s) y la de la luz (299.792.458 m/s). Contando los segundos entre truenos y relámpagos y multiplicándolos por la velocidad del sonido, puedes saber a qué distancia de ti cayó el rayo.

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Tipos de rayos y hechos sobre los rayos.

Los relámpagos entre el cielo y la tierra no son los más comunes. La mayoría de las veces, los rayos ocurren entre las nubes y no representan una amenaza. Además de los rayos terrestres y dentro de las nubes, existen rayos que se forman en capas superiores atmósfera. ¿Qué tipos de rayos hay en la naturaleza?

• Rayos intranubes;
• Iluminación del salón;
• "Elfos";
• Chorros;
• Sprites.

Los últimos tres tipos de rayos no se pueden observar sin instrumentos especiales, ya que se forman a una altitud de 40 kilómetros o más.

Aquí hay algunos datos sobre los rayos:

• La duración del rayo más largo registrado en la Tierra fue 321 km. Este rayo fue visto en Oklahoma 2007.
• El rayo más largo duró 7,74 segundos y se registró en los Alpes.
• Los rayos se forman no solo en Tierra. Sabemos con certeza acerca de los rayos Venus, Júpiter, Saturno Y Urano. Los rayos de Saturno son millones de veces más poderosos que los de la Tierra.
• La intensidad de la corriente en los rayos puede alcanzar cientos de miles de amperios y el voltaje puede alcanzar miles de millones de voltios.
• La temperatura del canal del rayo puede alcanzar 30000 grados centígrados están en 6 veces la temperatura de la superficie del Sol.

Iluminación del salón

Los relámpagos en forma de bola son un tipo separado de relámpagos, cuya naturaleza sigue siendo un misterio. Este tipo de relámpago es un objeto luminoso con forma de bola que se mueve en el aire. Según evidencia limitada, los rayos en forma de bola pueden moverse a lo largo de una trayectoria impredecible, dividirse en rayos más pequeños, explotar o simplemente desaparecer inesperadamente. Existen muchas hipótesis sobre el origen de los rayos en bola, pero ninguna puede considerarse fiable. Hecho: nadie sabe cómo aparecen los relámpagos en forma de bola. Algunas hipótesis reducen la observación de este fenómeno a alucinaciones. Iluminación del salón nunca se ha observado en condiciones de laboratorio. Todos los científicos pueden contentarse con los relatos de los testigos presenciales.

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En 1992, el físico ruso Alexander Gurevich del Instituto de Física. P. N. Lebedev RAS sugirió que los rayos son causados ​​por rayos cósmicos que ingresan a la atmósfera terrestre.

No, claro, todos hemos oído hablar de la hipótesis de Benjamin Franklin, según la cual el rayo es una descarga que se produce entre las nubes y la superficie de la Tierra simplemente por la diferencia de sus cargas. Sin embargo, este concepto tiene un punto bastante débil. Para que se produzca una descarga, es necesario que haya una diferencia de carga demasiado grande entre las nubes y la superficie (o las nubes vecinas). Como se desprende de la información obtenida por los globos meteorológicos en los años 1990, en la práctica no se observa más de una décima parte de esta diferencia. Sin embargo, todavía parece que se producen relámpagos. Entonces ¿por qué?

Alexander Gurevich and Co. creen que las partículas de alta energía en la atmósfera desencadenan un proceso llamado ruptura galopante de electrones (RUE). Y el "desencadenante" del PUE son los rayos cósmicos. Estas corrientes de partículas cargadas, principalmente protones, generadas por explosiones de supernovas distantes (y otros procesos), que ingresan a la atmósfera y chocan con los núcleos de los átomos del aire, provocan un proceso similar a una avalancha de formación de electrones libres con una energía significativa (aire generalizado). duchas).

Los campos eléctricos en las nubes de tormenta aceleran los electrones a velocidades cercanas a la luz. Otras colisiones de electrones con átomos de aire dan lugar a electrones libres adicionales, así como a rayos X y radiación gamma ("relámpagos oscuros", sobre los que KL nunca se cansa de escribir), que se transforman en filamentos de descargas eléctricas: serpentinas, bueno. Canales conductores, cuya fusión crea un canal térmicamente ionizado con alta conductividad (también conocido como pararrayos escalonado).

En teoría, todo parece muy armonioso: el PUE aparece en la atmósfera en un campo eléctrico constante, un orden de magnitud menor que el campo de ruptura convencional, es decir, en presencia de rayos cósmicos, los campos eléctricos atmosféricos observados finalmente son suficientes. para explicar el fenómeno tanto del rayo oscuro como de su análogo visible.

Pero hasta hace muy poco, todo esto seguía siendo sólo una teoría: no había evidencia concreta de que fueran los rayos cósmicos los responsables del inicio de la descomposición descontrolada de los electrones.

Por desgracia, reproducir tales procesos en el laboratorio resultó bastante difícil, y la cuestión no es solo que para esto se requiere un voltaje de 10 millones de voltios. Se sabe desde hace mucho tiempo que los rayos cósmicos, al entrar atmósfera terrestre, generan pulsos de radio, y durante las tormentas hay más pulsos de radio con parámetros similares que cuando no hay tormentas.

Para comparar la hipótesis con las observaciones, Alexander Gurevich y Anatoly Karashtin del Instituto de Investigación Radiofísica (Nizhny Novgorod) analizaron datos de radiointerferómetros tomados de 3.800 rayos sobre Rusia y Kazajstán. Debido a que los radiointerferómetros pueden vincular las ondas de radio que registran con direcciones específicas, los científicos han podido correlacionar sin ambigüedades cientos e incluso miles de pulsos de radio cortos y fuertes con los momentos inmediatamente anteriores a la caída de un rayo. Además, resultó que los parámetros específicos de los pulsos de radio coinciden con las características teóricamente predichas de su generación por rayos cósmicos.

Entonces, ¿resulta que las observaciones lo explicaron todo? De hecho, aunque se ha confirmado que los rayos cósmicos desempeñan el papel de “semilla” de los rayos oscuros y de los rayos ordinarios que los acompañan, persiste una ambigüedad importante. Sobre Rusia y Kazajstán simplemente no hay suficientes rayos cósmicos con las energías necesarias para generar el "colapso" de relámpagos observado.

Para explicar esta “discrepancia”, los físicos analizaron la naturaleza de la posible interacción de las ondas registradas por los radiointerferómetros con gotas de agua y granizo (hidrometeoros). Resultó que cuando los electrones de baja energía que acompañan a los electrones libres de alta energía pasan a través de gotas y granizos en la atmósfera, se desencadenan una serie de microdescargas que mejoran radicalmente tanto el campo eléctrico en la zona donde se producirá el futuro rayo como el pulso de radio. que luego fue grabado por instrumentos.

Arriba: Tasa de rayos cósmicos que impactan la atmósfera terrestre. Abajo: Frecuencia de caída de rayos por unidad de área. Se ve claramente que los rayos cósmicos por sí solos no son suficientes para generar rayos: necesitan interacción con las gotas de agua.